Mensch und Tier
Bei Mensch und Tier gilt Silizium als essentielles (sprich lebensnotwendiges) Nährelement. Silizium stärkt Knochen und Bindegewebe. Der tägliche Si-Bedarf beim Menschen wird auf 25 mg geschätzt. Eine wichtige Quelle ist Vollkorngetreide.
Pflanze und Boden
Silizium kommt im Boden als Monosiliziumsäure Si(OH)4 vor; deren Wasserlöslichkeit beträgt 56 mg Si je Liter. Die durchschnittlichen Konzentrationen in der Bodenlösungen liegen zwischen 14 und 20 mg Si je Liter. Die Monosiliziumsäure weist eine Reihe von Ähnlichkeit mit der Borsäure auf und verbindet sich wie diese mit den Pektinen und den Polyphenolen in der Zellwand. Silikatische Gesteinsmehle enthalten in der Regel nur einen geringen Anzteil an löslicher Kieselsäure; nach Angaben von Kali & Salz sind es lediglich 0.1 bis 1 %.
Silizium wird in fast allen Pflanzen eingelagert, besonders reichlich in allen Gräserarten, in Sauergrasgewächsen und im Schachtelhalm. Die Si-Gehalte liegen in diesen Arten bei über 4 %. Die dabei entstehen Verbindungen werden als Phytolithe bezeichnet. Die Phytolithe dienen der Stabilität, aber auch der Abwehr von Schaderregern, Trockenstress und Schwermetalltoleranz. Silizium spielt auch eine aktive Rolle bei der Abwehr von Pflanzenkrankheiten und -schädlingen. Einige Pflanzen ersetzen einen Teil ihres Kohlenstoffs durch Silizium.
Die krankheitsunterdrückende Wirkung ist nicht nur auf die Einlagerung von Silizium in die Zellwände zurückzuführen, sondern auch auf Immunreaktionen in den Pflanzen. Bei Gurken stößt Silizium die Bildung von Enzymen (Chitinasen, Peroxidasen, Polyphenoloxidasen) und Phytoalexinen an. Auch bei Zierpflanzen, wie dem Weihnachtsstern, besteht eine Wirkung gegen Krankheiten (z.B. gegen Pythium), wie Experimente an der Cornell-Universität beweisen. Die krankheitsunterdrückende Wirkung wurde u.a. Gersten-, Roggen- und Weizenmehltau sowie bei Septoria nodorum und bei Fusarium culmorum am Weizen festgestellt.
Ferner hilft Silizium, die Auswirkungen von abiotischem Stress zu verringern (Trockenheit, Temperaturextreme, UV-Einflüsse, Versalzung,). Bekannt ist die Verringerung der Transpiration und der Lageranfälligkeit durch Silizium. Außerdem hilft Silizium, die Folgen der Toxizität von Alumnium, Eisen, Cadmium und Zink zu verringern. Japanische Wissenschaftler konnten beim Reis durcheine Silikatdüngung die durch Versalzung zu hohe Natriumaufnahme senken. Nach Angaben einer deutsch-estnischen Forschergruppe unter der Leitung von Professor Ewald Schnug verbesserte sich durch die Kieselsäurebehandlung die Qualität von Erbsen und erhöhten sich die Gehalte an Phosphor und Kalium.
Düngung
Dieses am zweithäufigsten in der Erdkruste vorkommende Element ist für die Pflanzen in Form der Ortho-Silizium-Säure (OSA) verfügbar. OSA hat eine regulierende Funktion auf die Phosphor-Aufnahme zeigen japanische Versuche, das heißt in Böden mit hohen P-Gehalten wird in Anwesenheit von OSA die P-Aufnahme verringert. Durch das Silizium wird die Pflanzenverfügbarkeit von Bor, Eisen, Mangan, Kupfer und Zink erhöht. Unter gleichen Bedingungen nimmt der Reis 39.1 Gramm je kg Trockenmasse auf, während Kichererbsen nur 3 Gramm einlagern. Mais nimmt 21 Gramm auf, Weizen 15.4 Gramm. Die Unterschiede hängen mit dem Wurzelsystem zusammen.
An der Rutgers-Universität im US-Bundesstaat New Jersey beschäftigt sich eine Forschergruppe mit Silizium als Nährstoff. Dabei wird Kalziumsilikat aus der Eisenverhüttung eingesetzt (in Deutschland als Hüttenkalk bzw. Konverterkalk bezeichnet); dieser Dünger enthält 12 % Silizium. Durch die Düngung mit Eisensilikat wird Weizenmehltau unterdrückt; außerdem wurde ein verringerter Schaden durch Maiszünsler und Spinnmilben beobachtet.
Kalziumsilikat ist ertragswirksamer als herkömmlicher Kalk. Nach Angaben der Rutgers Universität soll Silizium auch eine direkte Wirkung auf Wachstum und Ertrag haben.
